Morphologieinduzierte, magnetische Korrelationseffekte in mesoskopischen Streifen- und Inselstrukturen

Gefördert durch die DFG: FA 314/6-1

Zusammenfassung

Oberflächen- und Grenzflächenrauhigkeiten oder -modulationen spielen einesignifikante Rolle für viele Eigenschaften dünner magnetischer Filme. So können z. B. durch eine periodische Oberflächenmodulation magnetische Anisotropiebeiträge und Dämpfungsmechanismen induziert werden. Die mikroskopischen Ursachen können sowohl, aufgrund von dipolaren Streufeldern, extrinsischer als auch, aufgrund von Spin-Bahn-Kopplungsphänomenen an monoatomaren Stufenkanten, intrinsischer Natur sein. Der relative Beitrag dieser mikroskopischen Ursachen zu den makroskopischen Materialeigenschaften hängt dabei entscheidend von der Schichtkristallinität,der Austauschkorrelationslänge und der Modulationswellenlänge bzw. -amplitude ab. Letztere können durch Verwendung von ionenstrahlerodierten Halbleitersubstraten erstmalig gezielt variiert und quantitativ erfasst werden, wodurch auch die Untersuchung von anwendungsrelevanten polykristallinen Schichten ermöglicht wird. Die Erarbeitung des funktionalen Zusammenhangs zwischen atomistischer Schichtmorphologie und den daraus resultierenden magnetischen Anisotropie- und Dämpfungsphänomenen stellt den zentralen Aspekt des Forschungsvorhabens dar. Als Fernziel sollen raue Schichten durch Fourier-Transformation in ihre wesentlichen Modulationswellenlängen-Komponenten zerlegt und deren magnetische Eigenschaften aus einer Superposition der einzelnen modulationswellenlängenabhängigen magnetischen Beiträge erklärt werden.

Abbildungen

AFM-Aufnahme einer selbstorganisierten, Si-Oberfläche. Eine deutliche Ripple-Struktur ist zu erkennen.	Schema einer mittels niederenergetischer Ionenstrahlerosion erzeugten atomaren Ripple-Struktur.
	Querschnitts-TEM-Aufnahme einer metallischen Schicht auf der obigen Ripple-Struktur. Die Morphologie der Schicht folgt der des Substrates.

Mitarbeiter

Stefan Facsko
Jürgen Fassbender
Monika Fritzsche
Adrian Keller
Michael Körner
Kilian Lenz
Maciej Oskar Liedke

Publikationen

Two-magnon scattering in permalloy thin films due to rippled substrates
M. Körner, K. Lenz, R. A. Gallardo, M. Fritzsche, A. Mücklich, S. Facsko, J. Lindner, P. Landeros, and J. Fassbender
Phys. Rev. B 88, 054405 (2013)

Crossover in the surface anisotropy contributions of ferromagnetic films on rippled Si surfaces
M. O. Liedke, M. Körner, K. Lenz, M. Fritzsche, M. Ranja, A. Keller, E. Cizmar, S. A. Zvyagin, S. Facsko, K. Potzger, J. Lindner, and J. Fassbender
Phys. Rev. B 87, 024424 (2013).

Magnetic anisotropy engineering: Single-crystalline Fe films on ion eroded ripple surfaces
M. O. Liedke, M. Körner, K. Lenz, F. Grossmann, S. Facsko, and J. Fassbender
Appl. Phys. Lett. 100, 242405 (2012).

Interlayer exchange coupling of Fe/Cr/Fe thin films on rippled substrates
M. Körner, K. Lenz, M. O. Liedke, T. Strache, A. Mücklich, A. Keller, S. Facsko, and J. Fassbender
Phys. Rev. B 80, 214401 (2009)

Introducing artificial lenth scales to tailor magnetic properties
J. Fassbender, T. Strache, M. O. Liedke, D. Markó, S. Wintz, K. Lenz, A. Keller, S. Facsko, I. Mönch, J. McCord
New Journal of Physics 11,125002 (2009)

Nano-Wellblech mit großer magnetischer Wirkung
Pressemitteilung des FZ Dresden-Rossendorf vom 26.06.2007

Induced anisotropies in exchange coupled systems on rippled substrates
M. O. Liedke, B. Liedke, A. Keller, B. Hillebrands, A. Mücklich, S. Facsko, J. Fassbender
Phys. Rev. B 75, 220407 (R) (2007) and Virt. J. Nanoscale Sci. and Technol., July 2007.

Investigation of the polycrystalline Ni₈₁Fe₁₉/Fe₅₀Mn₅₀ exchange bias system with a varying spacer layer for partial decoupling
M. O. Liedke, H. Nembach, B. Hillebrands, J. Fassbender
J. Magn. Magn. Mater. 290-291, 588 (2005).

Phase diagrams and energy barriers of exchange biased bilayers with additional anisotropies
T. Mewes, H. Nembach, J. Fassbender, B. Hillebrands, J. V. Kim, R. L. Stamps
Phys. Rev. B 67, 104422 (2003).

Angular dependence and phase diagrams of exchange coupled epitaxial Ni₈₁Fe₁₉/Fe₅₀Mn₅₀(001) bilayers
T. Mewes, H. Nembach, M. Rickart, S. O. Demokritov, J. Fassbender, B. Hillebrands
Phys. Rev. B 65, 224423 (2002).

Growth morphology in the Co/Cu(001) system
J. Fassbender, A. Bischof, R. Allenspach, U. May, M. Lange, U. Rüdiger, G. Güntherodt
Surf. Sci. 488, 99 (2001).

Intermixing and growth kinetics of the first Co monolayers on Cu(001)
J. Fassbender, R. Allenspach, U. Dürig
Surf. Sci. Lett. 383, L742 (1997).

Oscillatory surface in-plane lattice spacing during growth of Co and Cu on a Cu(001) single crystal
J. Fassbender, U. May, B. Schirmer, R. M. Jungblut, B. Hillebrands, G. Güntherodt
Phys. Rev. Lett. 75, 4476 (1995).